對流層與天氣(2001/08/28)
話說,傑克將三顆魔豆撒入土中,魔豆的嫩芽很快地就「噗!」的衝破地面,用力而快速地往上竄升,愈長愈高,愈長愈高,高過了小木屋的屋頂,高過了老橡樹的樹梢,升到了雲端,更往上…….不見了,沒入了天際!! 傑克望著那遙不可及的天空,雲霧飄飄,忍不住好奇地爬上了魔豆這座「天梯」,在接下來的旅程中,他會經歷那些現象呢??? 我們的天空─大氣的垂直分層結構 在19世紀末,法國氣象學家戴保德 (Teisserene
Bort) 在測量高空氣候的實驗過程中,發現了「平流層」的存在,此一重大的發現揭開了人們對大氣垂直結構積極研究的序幕。 地球的表面包著一層「薄薄的」大氣層,沒有人知道它的確切高度,不過大約在400~500公里厚;這層大氣層因為溫度的變化曲線、化學成份或電荷分佈等的不同,在垂直方向上可以粗略分為對流層、平流層、中氣層、增溫層 (如上圖所示);我們可以看到溫度的線像一條彎彎曲曲的蛇,在對流層(約從地表到12~18公里高處)內,愈往高處愈冷,大約每升高100公尺,溫度平均就下降0.65℃;而平流層(約十幾到五十幾公里處)卻相反---愈高愈熱,每升高100公尺,溫度就增加了0.4℃;而到了中氣層(約50到80公里處),溫度曲線又轉向了,隨著高度的上昇,溫度愈低;而在「增溫」層
(80公里至400~500公里高處)中,顧名思義,高度愈高氣溫也愈高。可是這些空氣層的厚度可不是在全球都相同的喔!會因為季節與地點或緯度的不同而有所不同。 「天氣」發生之處──對流層 由於地心引力的關係,大氣層的質量大都「沈」在靠近地表的地方,75%集中在10km以下,90%集中在30km以下。 而為什麼稱為對流層呢?因為在這裡,空氣會因為溫度不同,而產生「熱上冷下」的上下對流情形,空氣的對流就形成了「風」;此外,對於地球生命來說最重要的水蒸氣,幾乎完全集中在對流層中,空氣對流流動的結果,便造成了我們常見的雲、霧、霜、雪、雨…….等「天氣」現象,這些現象集中發生在靠近地表約12~15公里的對流層中,尤其是對流層的底部。再加上地球自轉、洋流、地軸偏斜、…..等影響,形成了全球複雜的氣候系統。 溫度大逆轉─臭氧層 而在平流層的上部有一層厚約20公里的空氣層,位置大約在約15-35公里的高空中,其實也是臭氧層的所在,其中的臭氧
(O3) 分子具有吸收太陽光中短波紫外線的能力,而且臭氧在紫外線的作用下又可被分解為原子氧 (O) 和分子氧 (O2);當後兩者重新化合,再度生成臭氧時,會以熱的形式釋放出大量的能量,因此使得平流層的溫度「逆轉」,在對流層頂與平流層的交接處,兩方
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